摘 要隨著我國GDP的快速發(fā)展，越來越多的人把汽車帶到家庭中，這使得我國城市的停車難的問題變得越來越嚴(yán)重。各種立體車庫已成為解決停車難問題最有效的方法之一，其中升降橫移式車庫是應(yīng)用最廣泛的立體車庫。此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是包括商場和小區(qū)的多層自動立體車庫的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。自動立體車庫可根據(jù)具體情況分為立式升降式，立式循環(huán)式，升降橫式，平面移動式，道路堆垛式，簡易升降式，水平循環(huán)式等。本設(shè)計(jì)主要對三層升降橫移式立體車庫進(jìn)行比較詳細(xì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和對比較關(guān)鍵部位的受力分析并校核以及對控制系統(tǒng)和電機(jī)的設(shè)計(jì)。柱型結(jié)構(gòu)型式鋼結(jié)構(gòu)立體車庫由于其結(jié)構(gòu)比較簡單并且有較大的使用范圍，文中對其進(jìn)行詳盡的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文主要對立體車庫的控制系統(tǒng)，支撐柱，縱梁，橫梁以及載車板進(jìn)行比較詳盡的受力分析和校核。除此之外，本文中的立體車庫采用的是PLC系統(tǒng)進(jìn)行傳動，采用電動機(jī)和鏈條驅(qū)動的立體車庫。PLC傳動的優(yōu)點(diǎn)在于其控制比較簡單，操作人員僅僅按動幾個按鈕就可實(shí)現(xiàn)存取車。并且運(yùn)行比較安全，有急停的控制，使其適用于更多場合。另外，在車庫的文中還簡單介紹了車庫在運(yùn)行中比較重要的安全保護(hù)裝置等。最后，還繪制了立體車庫的總裝圖和零件圖。關(guān)鍵詞：立體車庫；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；PLC ；AbstractNowadays, with the rapid development of GDP in China, more and more people bring cars into families, making it difficult to stop the parking problem in our country. Various kinds of three-dimensional garage become one of the most effective ways to solve the problem of hard to stop parking, of which the lifting and cross stereoscopic garage is the most widely used and most widely used.The main contents of this design are the mechanical structure design of multi-storey automatic three-dimensional garage in shopping malls and residential areas. According to the parking mode, the automatic three-dimensional garage can be divided into vertical lifting class, vertical cycle class, lifting and transversal type, plane moving class, roadway stacking class, simple lifting class, horizontal circulation class and so on. This design focuses on the detailed mechanical structure design of the three layer lifting and shifting stereoscopic garage and the stress analysis and checking of the key parts, and the design of the control system and the motor.Because of its simple structure and large application scope, the cylindrical structure type steel structure solid garage has detailed mechanical structure design. This paper mainly analyzes and checks the control system, supporting columns, longitudinal beams, beams and loading boards of the solid garage. In addition, the stereo garage used in this article is a PLC system for transmission, a solid garage driven by motors and chains. The advantage of the PLC transmission is that its control is relatively simple. The operator can only access the vehicle by pressing several buttons. And the operation is relatively safe, with emergency stop control, so that it can be applied to more occasions. In addition, in the garage, the paper also briefly introduces the important safety protection devices in the garage operation.Finally, the general assembly drawing and part drawing of the stereo garage are also drawn.Key words: stereoscopic garage; structural design; PLC；目 錄第一章 緒 論 11.1 課題研究的意義及內(nèi)容 .11.1.1 本課題研究的意義 11.1.2 本課題研究的內(nèi)容是 11.2 國內(nèi)外立體車庫的發(fā)展概況 .21.2.1 國外立體車庫發(fā)展?fàn)顩r 21.2.2 國內(nèi)立體車庫的發(fā)展?fàn)顩r 31.3 立體車庫的分類 .41.4 本章小結(jié) .4第二章 立體車庫的總體設(shè)計(jì)方案 .52.1 升降橫移自動立體車庫選型 .52.2 立體車庫提升方式的選擇 .62.3 立體車庫的其他部件 .62.4 自動立體車庫的設(shè)計(jì)參數(shù) .72.5 立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 .72.6 本章小結(jié) .8第三章 立體車庫主體框架設(shè)計(jì) .93.1 立體車庫的工作原理 .93.2 立體車庫鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 103.2.1 支撐柱的相關(guān)設(shè)計(jì) 113.2.2 對橫梁的受力分析 133.2.3 對于縱梁的受力分析 163.3 載車板受力分析校核 183.4 本章小結(jié) 19第四章 立體車庫的傳動系統(tǒng) 214.1 上下層載車板的垂直升降裝置設(shè)計(jì) 214.2 中間層載車板橫向移動裝置設(shè)計(jì) 234.3 本章小結(jié) 24第五章 立體車庫的相關(guān)配套系統(tǒng) 265.1 安全系統(tǒng)的介紹 265.2 立體車庫的控制系統(tǒng) 285.3 本章小結(jié) 33第六章 結(jié)論與對未來的期盼 346.1 結(jié)論 346.2 對以未來國內(nèi)的立體車庫市場的期盼 34參考文獻(xiàn) .35謝 辭 .35圖表清單圖 2.1 地坑式升降橫移式立體車庫示意圖 5圖 3.1 立體車庫的工作原理圖 9圖 3.2 立體車庫的框架結(jié)構(gòu)原理圖 .10圖 3.3 立體車庫的支撐柱受力圖 .11圖 3.4 20a 熱軋鋼示意圖 .12圖 3.5 橫梁圖 .14圖 3.6 橫梁受力分析圖 .14圖 3.7 縱梁圖 .16圖 3.8 縱梁受力分析圖 .16圖 3.9 載車板圖 .18圖 3.10 橫梁受力分析圖 18圖 4.1 升降機(jī)工作原理 .22圖 5.1 防墜鉤原理圖 .27圖 5.2 車庫系統(tǒng)控制原理框圖 .28圖 5.3 PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 .29圖 5.4 電動機(jī)主電路 .29表 5.1 I/O 地址號分配對照表 .30圖 5.5 控制系統(tǒng)的外部接線圖 .31圖 5.6 控制系統(tǒng)部分的順序功能圖 .32圖 5.7 控制系統(tǒng)的梯形圖 .33延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1第 1 章 緒 論1.1 課題研究的意義及內(nèi)容1.1.1 本課題研究的意義立體車庫作為我國解決停車難題的新興起產(chǎn)業(yè)，具有極其廣闊的發(fā)展前景。隨著我國 GDP 的快速發(fā)展，城市交通擁堵和停車問題是影響城市發(fā)展的重要因素之一 [1]。傳統(tǒng)的一車一庫已不能滿足城市發(fā)展的需要，我國各種汽車的數(shù)量不斷增加，使得三維的立體車庫成為解決這一問題的必然選擇。機(jī)械式立體車庫作為現(xiàn)代城市市的重要標(biāo)志之一，城市中心高樓大廈林立，各種道路，立交橋和鐵路編織出城市立體交通網(wǎng)，停車場也有了全面的發(fā)展，從平面停車到立體停車的發(fā)展，以及從簡單的機(jī)械車庫到高度智能化的現(xiàn)代立體車庫的演變，成為一個實(shí)用性強(qiáng)、觀賞性強(qiáng)、整合性強(qiáng)的城市環(huán)境立體建筑。機(jī)械式立體車庫既可以采用大面積建造的方式，也可以因地制宜設(shè)置，還可以與地面停車場和地下車庫一起組合實(shí)施，是解決停車難最有效的手段，立體車庫與傳統(tǒng)的平面地下車庫相比，在諸多方面都顯示出了優(yōu)越性。首先，立體車庫在節(jié)約土地方面具有比較突出的優(yōu)勢，以往的平面地下車庫由于要留出足夠空間用于行車，一輛車就要均攤大概 30-40 平方米的面積，而如果采用多層立體車庫，可使地面的使用率提高很大一部分，這可以極大地節(jié)約有限的土地資源，并節(jié)約成本。立體車庫比平面車庫更有效，保證了人和車輛的安全，如果立體車庫中汽車或者人沒有到達(dá)指定位置，整個由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器將無法運(yùn)行，因此，機(jī)械車庫的管理層面可以實(shí)現(xiàn)完全的人和車分流而行。在地下車庫中，使用立體停車還可以減少采暖通風(fēng)設(shè)施。因此，該機(jī)器使用的功耗遠(yuǎn)低于地下平車庫。立體車庫通常不被制成一個整體系統(tǒng)，而是由一個可組裝的單一框架和構(gòu)成。這樣可以充分體現(xiàn)出使用較少土地的優(yōu)勢，可以在住宅小區(qū)下的每棟建筑物中隨機(jī)設(shè)立一個立體車庫。這為目前車庫短缺的居民區(qū)和商業(yè)區(qū)解決停車難的問題。綜上所述，可以預(yù)見立體車庫真的具有非常廣闊的市場前景和發(fā)展前景。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書21.1.2本課題研究的內(nèi)容立體車庫的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括自動立體車庫的總體方案設(shè)計(jì)，立體車庫橫移和升降電機(jī)的選用，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度核對和PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并繪制組裝圖紙和零件圖紙。1.2 國內(nèi)外立體車庫的發(fā)展概況經(jīng)過幾年甚至幾十年的發(fā)展，立體車庫逐漸從最初的半自動控制模式發(fā)展到全自動控制模式，機(jī)械結(jié)構(gòu)也發(fā)展到一體化模塊化設(shè)計(jì)，便于組合、拆卸、安裝和更換；甚至材料和工藝的使用方面也有了不錯的發(fā)展。當(dāng)今，立體車庫在西歐、東南亞、日本、韓國等世界各個國家和地區(qū)都得到了極其廣泛的應(yīng)用，形成了集設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維護(hù)為一體的產(chǎn)業(yè)。1.2.1 國外立體車庫發(fā)展?fàn)顩r立體車庫的想法最早是在 19 世紀(jì) 20 年代美國人提出的，企業(yè)家對他們的想法進(jìn)行實(shí)施，于是建造了第一座升降式的立體車庫。美國雖然是汽車生產(chǎn)大國，但他們的交通擁擠僅僅出現(xiàn)在像紐約，洛杉磯這樣的大城市中。這是因?yàn)槊绹I(lǐng)土面積較大，人卻比較少。隨著各種各樣的汽車普及全世界，生活因?yàn)槠囎兊酶颖憷耍虼嗽絹碓蕉嗟娜速徺I了汽車，造成汽車的數(shù)量暴增，停車位成為了寶地。19 世紀(jì) 50 年代以后，人們開始注意到立體車庫的重要性，可以節(jié)約很多土地和能源，于是紛紛引進(jìn)技術(shù)，在自己的國家建設(shè)立體車庫。對于人口比較密集的國家和地區(qū)，如歐洲，韓國和日本，他們真正的體會到了立體車庫所帶來的生活便利，開始大規(guī)模的投資興建立體車庫。與此同時，立體車庫的技術(shù)也在不斷的發(fā)展和完善，慢慢的他們發(fā)現(xiàn)不一定非要建成簡易升降式的車庫，于是他們想到了改進(jìn)，隨后便產(chǎn)生了橫移升降式，垂直循環(huán)式等等不同種類的立體車庫，這些立體車庫各司其職，因地制宜。因?yàn)樗幁h(huán)境的不同，而使用不同的立體車庫，以達(dá)到物盡其用。事實(shí)上，立體車庫在國外的演變過程不僅僅局限于外觀和傳動方式，他們還改變了驅(qū)動方式，從最早的半人力驅(qū)動到電機(jī)驅(qū)動再到液壓乃至氣壓驅(qū)動，這延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書3些驅(qū)動方式都是立體車庫在國外演變的結(jié)果。隨著，世界科技水平的日益發(fā)達(dá)，立體車庫在控制方式上也有著飛躍式的進(jìn)步，從半機(jī)械半手動到半自動再到全自動，各國這樣的不斷更新?lián)Q代，對世界的人民做出了非常大的貢獻(xiàn)，也極大地刺激了各國的經(jīng)濟(jì)。交通便利了，百姓可以駕車去商場甚至去各地旅游而不擔(dān)心車子的停放問題。這不僅僅是對政府，而且是對人民兩方面的雙贏。值得一提的是立體車庫不僅僅方便了停車，而且節(jié)約了大量的資源，可以將節(jié)省的用地用于發(fā)展經(jīng)濟(jì)，這不失為一個刺激經(jīng)濟(jì)的有效辦法。1.2.2 國內(nèi)立體車庫的發(fā)展?fàn)顩r對于我們國家來說，立體車庫的存在是必要的。但從事實(shí)情況來看，停車位在我國是極為稀缺的。眾所周知，我國至今還是世界上人口最多的國家，人均占地面積非常少。然而，我國的 GDP 總量占據(jù)世界第二的位置，百姓富裕了，自然就會去買車。隨著車輛數(shù)量的激增，中國現(xiàn)有的停車位數(shù)量顯然不夠，大量的車停在道路邊緣，造成城市交通擁堵，尤其是上下班高峰期，有的地方開車還不如騎車快。這是一個非常嚴(yán)肅的問題。中國政府和企業(yè)也注意到了這個尖銳的問題，開始考慮如何用最少的成本和資源建造最多停車位的車庫。于是他們放眼國外，引進(jìn)了部分立體車庫的先進(jìn)技術(shù)，開始了立體車庫的制造和放置。在那個時候，中國的制造技術(shù)還是比較落后的，生產(chǎn)的立體車庫質(zhì)量和生產(chǎn)率都比較低下，無法滿足有車人士的需要，造成交通依舊擁堵，有車無處停。住在樓小區(qū)的樓下車庫的價格也是水漲船高，一路飆升。百姓們停車更難了。于是我國開始大量的吸收國外的各種先進(jìn)的技術(shù)，無論是從設(shè)計(jì)、制造、安裝、維修等方面都有涉獵。慢慢的，中國的立體車庫市場開始變得繁榮起來，在中國的一些上線城市立體車庫已經(jīng)隨處可見了。在住宅樓小區(qū)可以看到車庫在中央，居民們將車都停于此，存取車非常方便。商場的立體車庫大多數(shù)都是建造在地下，節(jié)省用地面積，市民們停好車可以直接由商場的電梯進(jìn)入商場購物。提高了存取車效率，是市民們不用擔(dān)心車的安放問題，從而安心購物。雖然立體車庫如此的方便快捷，但是在我國還沒有完全的普及，只有大中城市，或者企業(yè)愿意投資的城市才有。而在中國更多的城市還是平面停車。我們國家的立體車庫產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展的不是太完善，政府也沒有相關(guān)的保護(hù)和優(yōu)惠政延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書4策，這造成中國的企業(yè)家不是特別想要投資立體車庫相關(guān)的項(xiàng)目，這就形成了現(xiàn)在這種只有大城市立體車庫才會普及的現(xiàn)象。這樣對于其他地方的人民相對來說不太公平，無法享受同樣的待遇。雖然現(xiàn)在的局面如此，但是還是有很多機(jī)械方面的企業(yè)間看中了立體車庫在中國的前景，因?yàn)槿丝跊Q定了車的數(shù)量，車的數(shù)量決定立體車庫的數(shù)量，而立體車庫的數(shù)量也就決定了企業(yè)家的利潤。所以，中國的立體車庫的前景還是非常好的。相信國家會支持相關(guān)方面的企業(yè)，給予扶持。畢竟立體車庫的建造可以節(jié)約大量的用地，會減少國家土地資源的浪費(fèi)和緊缺。同樣也相信，若干年后，立體車庫會隨處可見，在中國普及，給更多的人帶來便利。1.3 立體車庫的分類立體車庫種類繁多，根據(jù)運(yùn)行方式和外觀特點(diǎn)可分為：垂直升降式，垂直循環(huán)式，多層循環(huán)式，平面移動式，堆垛式，水平循環(huán)式，升降橫移式，簡易升降式立體車庫等八大類。1.4 本章小結(jié)章節(jié)主要敘述了立體車庫的發(fā)展前景和空間，對于立體車庫的意義和內(nèi)容進(jìn)行了比較詳盡的闡述，還說明了立體車庫在國內(nèi)外的發(fā)展史和成功的歷史背景。接下來文章將會對立體車庫的整體布局設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算以及 PLC 進(jìn)行設(shè)計(jì)并畫出立體車庫總裝圖、部分零件圖以及 PLC 控制圖。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書5第二章 立體車庫的總體設(shè)計(jì)方案立體車庫主要有以下六種形式：垂直升降式、垂直循環(huán)式、簡易升降式、平面移動式、升降橫移式、巷道堆垛式 [2]。在我國主要用的是簡易升降式車庫和升降橫移式立體車庫，升降橫移式立體車庫存取車方便，結(jié)構(gòu)簡單，方便控制。而簡易升降式車庫停車輛數(shù)量有限不太適合大規(guī)模建造，無法進(jìn)行較大空間的大規(guī)模布置和安裝 [3]，因此這次對于立體車庫的設(shè)計(jì)選擇了升降橫移式。為了節(jié)省成本并多停車，可以做成地坑式升降橫移式立體車庫，這樣減少了電機(jī)的使用，同時也增加了停車位。如圖2.1 所示為地坑式升降橫移式立體車庫示意圖。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書6圖2.1 地坑式升降橫移式立體車庫示意圖2.1 升降橫移自動立體車庫選型升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)框架可分為以下兩種。1．四柱型式：這種型式的停車設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)框架穩(wěn)定性比較好，有較好的強(qiáng)度和剛度，特別適用于多層式的升降橫移類停車設(shè)備 [4]。2．二柱型式，這種型式的停車設(shè)備的最大優(yōu)點(diǎn)是具有廣闊的視野，方便司機(jī)師傅存取車方便。不足是對設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性要求高，同時對結(jié)構(gòu)框架的抗彎水平、抗壓水平、設(shè)計(jì)非常嚴(yán)格。車庫的布置方式有很多種，有全地上布置，半地上布置，全地下布置等例，普通居民區(qū)用的立體車庫一般就是全地上放置的，商場用的立體車庫一般為半地上或者全地下的立體車庫。全地上布置的車位一般為二層到七層之間，但市面上大部分的全地上布置車庫基本都為二層和三層，不選太高層的原因是因?yàn)閷訑?shù)越高，缸體結(jié)構(gòu)就越不穩(wěn)定。對于半地上布置的立體車庫，它比全地上布置立體車庫多了地下的車庫，因此，半地上的車庫可以停更多的車，即可以提供更多的車位，不足是挖地坑的成本也是比較大的，但是不容忽視的是，它明顯更節(jié)約土地資源，更符合市民們對車位的需求。全地下布置的車庫與全地上布置的車庫大體無差異，只是搬到地下而已，一般安裝在商場地下，方便市民停車之后直接購物。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書72.2 立體車庫提升方式的選擇升降橫移立體車庫的升降方式大體有六種：（1）鋼絲繩式提升型式（2）鏈條式提升型式（3）液壓式提升型式（4）螺桿式提升型式（5）鋼絲繩和液壓混合提升型式（6）鋼絲繩和鏈條混合提升型式而本設(shè)計(jì)中立體車庫選用的為鋼絲繩和鏈條混合提升，其優(yōu)點(diǎn)是方便人員操作、方便維修、安裝。如圖2.3 所示，為車庫傳動升降示意圖。圖2.3 立體車庫提升裝置示意圖而車庫橫移傳動方式也可選用電機(jī)帶動導(dǎo)輪進(jìn)行傳動，優(yōu)點(diǎn)是可以控制鋼絲繩的方向，使車平穩(wěn)上升。2.3 立體車庫的其他部件立體車庫的其他部件還包括載車板，安全系統(tǒng)，橫移升降系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)，電力控制系統(tǒng)，操作系統(tǒng)等 [5]。載車板是一種用于承載車輛的載體，一般用于立體車庫中來方便車輛停在其上，并進(jìn)行橫移或者升降運(yùn)動。載車板的類型一般只有兩種，一種整體型，這種形式的好處體現(xiàn)在制造過程中，非常方便制造，可一氣呵成采用鍛造，做出來的載車板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也很高，載車板上有焊接在上面的花紋，增大車和載車延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書8板之間的摩擦，防止車輛在板上發(fā)生移動。另外一種就是拼接型，拼接型載車板是由鋼板彎折而成，表面的花紋也是沖壓成型的然后用螺栓固定在彎折好的鋼板上，適合轎車的停靠。安全系統(tǒng)是用于防止立體車庫在緊急情況時或急停時，載車板和汽車意外下降傷人或傷害機(jī)器自身的系統(tǒng)，其主要構(gòu)成就是安全掛鉤和安全架，安全掛鉤是安裝在載車板兩側(cè)共四個掛鉤，以達(dá)到穩(wěn)定防止墜落。而安全架安裝于載車板下方，在發(fā)生意外時會有一個托舉的作用。在安全掛鉤和安全架的聯(lián)手保護(hù)下，載車板手拉力和支持力的作用，因此大大減少了意外的的發(fā)生，這就是安全系統(tǒng)的原理和功用。PLC控制系統(tǒng)是用于中間層車位橫移和上下兩層升降的主要部分，是控制車輛移動的比較重要的系統(tǒng)。2.4 自動立體車庫的設(shè)計(jì)參數(shù)停車位設(shè)計(jì)基本尺寸6300mm×2600mm×1640mm，允許停車的最大質(zhì)量不超過2000kg；車庫一共有三層上層可以停放3輛車只能升降，中間層可停放2輛車只能橫移，下層可停放三輛車也只能升降，車庫使用PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，操作人員采用面板操作；令車庫載車板提升和下降時間為 ：5s；令中間層載車板橫向移動時間為 ：10s。2.5 立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求立體車庫框架結(jié)構(gòu)由四根支撐柱，各層的前后橫梁，左右縱梁等構(gòu)成。傳動系統(tǒng)安裝在框架的橫梁與立柱上，傳動系統(tǒng)包括電動機(jī)傳動的鏈條鏈輪，鏈條張緊裝置，卷筒和鋼絲繩 [6]。鋼絲繩經(jīng)過導(dǎo)輪相連對上下兩個載車板進(jìn)行升高和下降的控制，橫移電機(jī)和橫移導(dǎo)軌控制中間的載車板進(jìn)行橫向移動。由于車輛和鋼絲繩對載車板有力的作用，要求載車板具有一定的強(qiáng)度性能和剛度性能，因此，升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)包括：總體框架的設(shè)計(jì)、傳動系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)、載車板的設(shè)計(jì)以及安全防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)和說明。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書92.6 本章小結(jié)本章節(jié)完成了立體車庫布置方式的選擇為半地上式立體車庫即地坑式立體車庫，并且設(shè)計(jì)并且查閱了相關(guān)資料得出立體車庫的相關(guān)基本參數(shù)，方便之后的設(shè)計(jì)。車庫的傳動方式選擇電機(jī)帶動鏈條鏈條帶動軸和卷筒利用鋼絲繩實(shí)現(xiàn)升降。最后了解并確定了車庫的一些部件和系統(tǒng)，以及安全防護(hù)裝置，為車庫設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書10第 3 章 立體車庫主體框架設(shè)計(jì)為了起到穩(wěn)定系統(tǒng)的作用，立體車庫的主體采用鋼架結(jié)構(gòu)，這對車庫的安全狀況起到了很好的保障作用，這個鋼架結(jié)構(gòu)是立體車庫的最基本的原型，本章將對其進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。3.1 立體車庫的工作原理 1234567812345678123456781234567812345678圖3.1 立體車庫的工作原理圖本章主要設(shè)計(jì)了改進(jìn)版的三層升降橫移式的立體車庫，是以升降橫移式立體車庫總體的框架為基礎(chǔ)，將一層置于地下，其余層置于地上，從而實(shí)現(xiàn)車位數(shù)量的進(jìn)一步增加。設(shè)計(jì)的原理示意圖如圖 3.1 所示，上層和下層的車和載車板只做升降運(yùn)動，不做橫移運(yùn)動，中間的車和載車板僅僅做橫向的左右移動。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書11本次設(shè)計(jì)的原理是當(dāng)駕駛員形式汽車到達(dá)立體車庫前面時，按動立體車庫上面的控制按鈕，使載車板移動，然后將車停到指定的車位，最后再次按動按鈕使車庫的車位復(fù)位。舉一個例子，舉一個例子，如果司機(jī)師傅要將車停在 1號車位，他需要在操作面板上按動停 1 號車位按鈕，使 7 號載車板向右移動，當(dāng)載車板觸碰到行程開關(guān)后停止移動，隨后 1 號車位下移，使得 1 號車位下移至地面，觸碰到行程開關(guān)后停止運(yùn)動。此時 1 號車位就體現(xiàn)在駕駛員的面前，駕駛員可以將車停進(jìn)去，由于位置傳感器和延時繼電器的作用，使 1 號車位隔了一段時間上移，當(dāng)觸碰到行程開關(guān) 1 號車位上移停止，這樣駕駛員就完成了停車過程，操作非常簡單，通俗易懂。以上就是地坑式立體車庫的基本原理。3.2 立體車庫鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)立體車庫的總體結(jié)構(gòu)能主要是由鋼筋，鋼板等材料連接，并加以一定的連接和固定形成的簡單框架，利用這種鋼制材料的大型框架，有利于提高強(qiáng)度和剛度，使得結(jié)構(gòu)承載能力更強(qiáng)，抗拉抗壓，耐磨并且具有一定的抗彎效果。而且剛結(jié)構(gòu)的框架其可靠性比較強(qiáng)，整體來說質(zhì)量比較小，制作起來也比較簡單，相比那些沉重的金屬材料，這種車庫方便拆卸和運(yùn)輸，可以輕易的轉(zhuǎn)移車庫的位置。值得一提的是，鋼結(jié)構(gòu)的車庫一般加工時間短，對于精度的保障還是很高的。所以，精度較高的立體車庫需要剛結(jié)構(gòu)的主體框架模式來滿足。因此，接下來本章會以鋼為材料進(jìn)行立體車庫的計(jì)算與說明。如圖 3.2 為立體車庫的結(jié)構(gòu)原理示意圖，圖中顯示了鋼架的基本構(gòu)成。圖3.2 立體車庫的框架結(jié)構(gòu)原理圖延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書123.2.1 支撐柱的相關(guān)設(shè)計(jì)1．對支撐柱受力分析：車庫停放車輛質(zhì)量一般小于2000kg，因此取質(zhì)量為2000kg，對其車輛前后兩部分的載荷以3: 2分布進(jìn)行計(jì)算，每個載車板質(zhì)量為大約為600kg，這樣每個車位滿載時的重量為2600kg。圖3.3 立體車庫的支撐柱受力圖當(dāng)車庫框架空載時支撐柱的受力分析如圖3.3 ：= =5x0.5x6000N=15000N P前 后（3.1）式（3.1）為車庫受力計(jì)算，其中前支撐柱所受的力為 ； 后支撐柱所P前 后受的力為 。P后當(dāng)車庫框架停滿載時支撐柱受力為：=5x0.5x6000N+5x0.5x0.6x2000N=45000N 前（3.2） =5x0.5x6000N+5x0.5x0.4x20000N=35000N 后（3.3）延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書13其中式子（3.2）和（3.3）為計(jì)算立體車庫受力的公式。由于 ，所P?后前以對前支撐柱進(jìn)行校核。 支撐柱停車或者空載時，會產(chǎn)生車庫整體對它產(chǎn)生的壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力，但是剪切應(yīng)力相對來說比較小，因此本次設(shè)計(jì)暫不考慮剪切應(yīng)力，只對柱的壓應(yīng)力展開相關(guān)計(jì)算和校核。2．支撐柱的材料選擇和校核根據(jù)《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表4，選用20a熱軋工字鋼（GB 706—88） [7]，材料使用Q235A；圖3.4 20a 熱軋鋼示意圖查詢書中圖表得到20a熱軋工字鋼參數(shù)：屈服極限為 ， 彈性模235sMpa??量為 ， 比例極限為 ， 抗拉強(qiáng)度為 52061EMpa??20pa??， 高度為 h=200mm，腿寬度為 b=100mm，腰厚度為 d=7mm，橫37?～截面積為 W=35.578cm2，慣性矩為 ， ， 截面系數(shù)為 437Ixcm4y158Ic?， ， 慣性半徑為 ， ；32Wxcm?31.5yc?.xi2.1yicm。:17.IS延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書14對支撐柱屈服強(qiáng)度校核：σ=P/W=45000/（35.578x0.0001）=12.65MPaλ1=100λ2=61.6，因此，?12前立柱應(yīng)該屬于細(xì)長桿，應(yīng)按照歐拉公式來計(jì)算臨界載荷 。柱的最載荷crpPmax=P前=45000N，由歐拉公式求臨界壓力，其中金屬結(jié)構(gòu)中的壓桿安全系數(shù)查詢表格為 1.8~3,nn????取Pσ=π 2EI/（2l） 2=141364N （3.8）式子（3.8） 為計(jì)算臨界壓力的公式。rcP延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書15前支柱的穩(wěn)定安全系數(shù)n= Pσ/Pmax=141364/45000=3.14nω=3 （3.9）式子（3.9）為計(jì)算安全系數(shù)公式。由于nnω，所以前支柱滿足相關(guān)穩(wěn)定性要求。3.2.2 對橫梁的受力分析橫梁主要受載車板和汽車重量所產(chǎn)生的拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力作用，根據(jù)《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表4，選用20a熱軋工字鋼（GB 706—88） [15]，材料使用Q235A 圖3.5 橫梁圖如圖3.5，橫梁的總長度為7.8m，由螺栓固定在框架上，其中縱梁每2.6m一個分布在橫梁上。現(xiàn)對其中一個橫梁進(jìn)行受力分析，并畫出其受力簡圖，如圖3.6所示。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書16圖3.6 橫梁受力分析圖根據(jù)圖3.6 ，由平衡方程求出A,B兩點(diǎn)的支反力 和 ：RAFB先求出前橫梁受力：1213+780N5F???車 載（3.10）其中式子（3.10）為計(jì)算前方橫梁受力的公式。后橫梁受力：1213+420N5FF???車 載（3.11）式子（3.11）為計(jì)算后方橫梁受力的公式。由于前方橫梁承受的力超過后方橫梁所受的力，所以對前方橫梁進(jìn)行校核 [9]。R17802.50(2.5)17.8BFKN????A178.延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書17（3.12）式子（3.12）為計(jì)算AB兩點(diǎn)支反力的公式。集中力作用在截面上的彎矩分別為：， ; AM=0BR12.540NFm??A2B（3.13）式子（3.13）為計(jì)算橫梁彎矩公式。從以上分析中可求得最大彎矩：;max450NM?A??6.187.23zKMpaW?????（3.14）其中式子（3.14）為計(jì)算橫梁的彎曲許用應(yīng)力的公式。由于滿足強(qiáng)度條件，因此通過校核可以放心使用。校核梁的切向應(yīng)力：查表得 ； 。:17.2IxS?d0.cm由剪力圖得：,將其代入切應(yīng)力強(qiáng)度公式，maxF.8SKN??*maxa 22F178014.78zs MpaIb? ???????（3.15）其中式子（3.15）為計(jì)算橫梁的切向許用應(yīng)力的公式。經(jīng)過嚴(yán)格的校核該橫梁同時滿足正應(yīng)力和切應(yīng)力兩方面的強(qiáng)度條件，因此，可以放心使用。3.2.3 對于縱梁的受力分析根據(jù)《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表4，選用20a熱軋工字鋼（GB 706—88） [15]，材料使用Q235A；延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書18圖3.7 縱梁圖如圖3.7，為縱向梁，其主要受到車和載車板的重力所產(chǎn)生的拉應(yīng)力以及彎曲應(yīng)力，本文將對縱梁進(jìn)行簡單的受力分析，其中縱梁長度設(shè)置為 ，其相6.3m鄰兩個固定點(diǎn)間的距離約為 ，離縱梁兩端最近的兩個固定點(diǎn)離兩端的3.954m?距離均為 。對于縱梁并畫出受力簡圖如下圖3.8 所示。1.5m圖3.8 縱梁受力分析圖根據(jù)受力分析，由靜力的平衡條件求出A,B兩點(diǎn)的支反力 和 ：RAFB其中左右縱梁：；121+650N2F???車 載中間縱梁1213F車 載（3.16）其中式子（3.16）為計(jì)算縱梁所受應(yīng)力的公式。因?yàn)橹虚g的縱梁所受的力幾乎沒有旁邊的支柱加以支撐，其所受應(yīng)力大于左邊和右邊縱梁所受的應(yīng)力，因此本文將對中間縱梁進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書19;RB130.5130(4.15)36FKN????A.（3.17）式子（3.17）為計(jì)算AB兩點(diǎn)的支反力的公式。集中力作用在截面上的彎矩分別為：， ; AM=0BR13NFm??A2B（3.18）式子（3.18）為計(jì)算縱梁彎矩的公式。從之前的分析求出最大彎矩：；max130NM?A??654.827z MpaW??????（3.19）其中式子（3.19）為計(jì)算縱梁的彎許用應(yīng)力公式。符合彎曲許用應(yīng)力條件。對橫梁的切應(yīng)力進(jìn)行校核：查表得 ；:17.2IxS?；d0.cm由圖可知 ,代入切應(yīng)力的強(qiáng)度公式，maxF13SKN???*max221310.87zs MpaIb? ???????（3.20）其中式子（3.20）為計(jì)算縱梁切應(yīng)力的公式。因此滿足正應(yīng)力以及切應(yīng)力強(qiáng)度條件的縱梁，可以放心使用。3.3 載車板受力分析校核根據(jù)《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表4，選用14b熱軋槽鋼（GB 706—88） [15]，材料使用Q235A；延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書20如圖3.9，總體長度為3.95m的載車板,其受到力約為 ,受到力作用q=20N的的長度為2.8m左右，根據(jù)以上條件，對載車板采用彎曲變形校核。圖3.9 載車板圖紙如圖3.10 為載車板受力情況分析：圖3.10 橫梁受力分析圖為了不影響立體車庫的工作，需要減小車輛停在載車板時所產(chǎn)生的形變，否則無論是在停車方面還是機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)方面都會存在相當(dāng)嚴(yán)重的問題。因此，要對載車板的撓度和強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算和校核。查閱材料力學(xué)的書籍，撓曲方程為：24xqlfEI??（3.21）式子（3.21）為計(jì)算撓曲公式。其最大撓度為：延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書214max38qlfEI?（3.22）式子（3.22）為計(jì)算最大撓曲公式。由于彈性模量 ， 慣性矩 ， ，52061EMpa??4609Ixc?4y61.Icm?， 受力長度 ； 4y61.Icm?.8lm由上述條件計(jì)算得出：；4 45max 1802.2.910m3860qlfEI ??????由于這種材料載車板的變形量僅僅為 ，不足以對車庫的運(yùn)行5.產(chǎn)生干擾，并且滿足撓度公式要求，因此可以安全放心的使用。對載車板的強(qiáng)度校核：22max0.50.8M4.98qlKNm???A（3.23）其中式子（3.23）為計(jì)算彎矩公式。查材料力學(xué)附錄表3， 3=87.1zWc最大應(yīng)力為：??3maxax64.905.Mpa871zM??????（3.24）其中式子（3.24）為計(jì)算載車板強(qiáng)度的校核的公式。載車板采用14b熱軋槽鋼可以滿足使用過程中的各個要求，可以安全放心的使用，至此已經(jīng)完成了載車板相關(guān)計(jì)算。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書223.4 本章小結(jié)本章節(jié)對于立體車庫的基本構(gòu)成做了比較詳盡的計(jì)算和校核，在立體車庫的框架方面，我們進(jìn)了支撐柱的受力分析，以及強(qiáng)度的運(yùn)算和校核；同時也對立體車庫的橫梁和縱梁進(jìn)行了受力情況分析，并也對其進(jìn)行強(qiáng)度等運(yùn)算和校核。在立體車庫的內(nèi)置部件方面，我們還計(jì)算了載車板的強(qiáng)度和撓度，為立體車庫總體基本結(jié)構(gòu)提供了安全保障。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書23第 4 章 立體車庫的傳動系統(tǒng)立體車庫的傳動基本都是靠機(jī)械傳動來實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的，通過液壓，氣壓和PLC都能夠控制系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，它們都各有各的優(yōu)點(diǎn)，然而采用PLC控制系統(tǒng)傳動的立體車庫是相對較多的。PLC控制系統(tǒng)傳動有比較多的優(yōu)點(diǎn)，比如工作的時候不會像氣壓和液壓傳動系統(tǒng)那樣出現(xiàn)漏油等現(xiàn)象，維修比較方便，單位體積重量輕，方便工作人員操作，停車效率極大地提高了，這得使城市的居民都能享受高科技帶來的福利。因此，PLC控制系統(tǒng)的立體車庫已經(jīng)成為當(dāng)今使用最廣泛的立體車庫了。2016學(xué) 號：年 級：指導(dǎo)教師：本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告延 邊 大 學(xué)學(xué)院名稱：專業(yè)名稱：工學(xué)院許成哲學(xué)科門類：學(xué)生姓名：2012級工 學(xué)年 3 月 25 日選題的內(nèi)容概述：選題的目的及意義：選題的相關(guān)研究現(xiàn)狀：□ 設(shè)計(jì)社會科學(xué)： □ 基礎(chǔ)研究類 □ 應(yīng)用研究類 □ 綜合研究類論文（設(shè)計(jì)）題目自然科學(xué)： □ 基礎(chǔ)研究類 ■ 應(yīng)用基礎(chǔ)研究類 □ 應(yīng)用研究類類型■論文本 科 生 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 開 題 報(bào) 告□ 工程類 □ 裝備裝置類 □ 產(chǎn)品類 □ 軟件類選題研究工作進(jìn)展安排：主要參考文獻(xiàn)：本 科 生 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 開 題 報(bào) 告年 月 日2015.12.05-2016.03.10 收集材料、閱讀文獻(xiàn)；2016.03.11-2016.03.25 整理材料、題目審核、提出開題報(bào)告；2016.03.25-2016.05.05 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、開始撰寫論文；2016.05.06-2016.05.15 完善實(shí)驗(yàn)結(jié)果和論證步驟，完成論文初稿；2016.05.16-2016.05.21 修改論文，定稿，準(zhǔn)備答辯用材料，答辯。指導(dǎo)教師意見：年 月 日專業(yè)主任意見：指導(dǎo)教師：專業(yè)主任：選題在哪些方面有所進(jìn)展和創(chuàng)新：年 級：指導(dǎo)教師：2018學(xué)科門類：學(xué)生姓名：學(xué) 號：本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告學(xué)院名稱： 工學(xué)院專業(yè)名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化年 3 月 15 日選題的內(nèi)容概述：了解多層立體車庫的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，重點(diǎn)對立體車庫的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，使之理論上滿足立體車庫存取車的基本要求。選題的目的及意義：隨著社會的發(fā)展，城市汽車的數(shù)量呈指數(shù)增長，尤其私家車的保有量急劇增加，造成了城市道路的擁擠和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，并且使本來不寬裕的停車位急劇短缺。傳統(tǒng)的停車方式因占用道路資源且數(shù)量有限，造成了現(xiàn)代社會中停車難的局面，間接地增加了交通壓力，為解決此問題，立體車庫應(yīng)運(yùn)而生。立體車庫不僅能緩解平面車位緊張的問題，還可一定程度上保護(hù)用戶的車輛不受損害；同時也避免了部分車主因無地停車而亂停的社會不良現(xiàn)象。大力發(fā)展立體停車技術(shù)是解決目前城市停車難的有效途徑之一。選題的相關(guān)研究現(xiàn)狀：上世紀(jì)80年代中期，我國的機(jī)械式停車庫的研發(fā)工作進(jìn)入了早期階段，在90年代，逐步開始從外引入和自產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州等地開拓了市場。我國立體車庫技術(shù)主要是向日本相關(guān)技術(shù)學(xué)習(xí)而得來的，最初生產(chǎn)的產(chǎn)品也多是效仿日本的，但經(jīng)多年的潛心研究及不斷創(chuàng)新，到目前，我國停車設(shè)備的生產(chǎn)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模和市場。盡管我國機(jī)械式立體車庫的發(fā)展已經(jīng)獨(dú)具特色，市場也形成了固定形態(tài)，但回看現(xiàn)實(shí)情況，卻仍不容樂觀。結(jié)合目前現(xiàn)實(shí)情況來講，我國立體車庫在市場上的利用率并沒有達(dá)到預(yù)期，多數(shù)城市的投資和回報(bào)不成比例，導(dǎo)致大部分的立體車庫停車位閑置。究其原因主要有以下幾個方面：首先，對于現(xiàn)在的人們講，立體車庫這種新型的停車模式，大家對其還很陌生，這與人們不明確其意義、不知道其對于自身的便利性、不習(xí)慣其使用方法有關(guān)，多數(shù)人不放心其安全性，顧忌立體車庫的質(zhì)量，認(rèn)為如果地面上有車位，為了便利，那就沒必要找立體停車場；其次，立體車庫的設(shè)計(jì)有弊端，存取車時間有限，按照設(shè)計(jì)要求，即使是最難存取的車位，取車時間也要控制在兩分鐘內(nèi)，在實(shí)際中，這點(diǎn)是很難做到的，而且在人口密集度高，停車、取車量較大的地方，對于集中取車的問題，立體車庫是更難做到的；再次，部分人在考慮停車的經(jīng)濟(jì)性，認(rèn)為立體車庫這種環(huán)境優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)、模式新穎的停車場價格會較高；最后，立體車庫位置設(shè)置不合理，往往都隱藏在建筑物后等隱蔽的地方，位置不明顯，宣傳工作也不到位，這就導(dǎo)致不容易被人們注意。以上所述的這些情況對于立體停車庫的發(fā)展有很大的制約性。論文（設(shè)計(jì)）題目 多層立體車庫的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型□ 論文自然科學(xué)： □ 基礎(chǔ)研究類 □ 應(yīng)用基礎(chǔ)研究類 □ 應(yīng)用研究類社會科學(xué)： □ 基礎(chǔ)研究類 □ 應(yīng)用研究類 □ 綜合研究類□ 設(shè)計(jì) □ 工程類 □ 裝備裝置類 □ 產(chǎn)品類 □ 軟件類本 科 生 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 開 題 報(bào) 告年 月 日【1】許福玲、陳亮明.液壓與氣壓傳動.機(jī)械工業(yè)出版社,2009【2】馮麗艷.機(jī)械原理.機(jī)械工業(yè)出版社,2012.1【3】劉鴻文.材料力學(xué).高等教育出版社，2011.1【4】機(jī)械工程手冊編輯委員會編輯組.機(jī)械工程手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1979.9【5】關(guān)慧貞、馮辛安.機(jī)械裝備設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,2006指導(dǎo)教師意見：年 月 日專業(yè)主任意見：本 科 生 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 開 題 報(bào) 告選題在哪些方面有所進(jìn)展和創(chuàng)新：為了適應(yīng)當(dāng)前各種種類私家轎車的停車要求，本設(shè)計(jì)任務(wù)在普通的地表三層立體車庫的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了一些改進(jìn)，設(shè)計(jì)出了地坑一層的三層立體車庫。設(shè)計(jì)中根據(jù)立體車庫使用的環(huán)境和場合，運(yùn)用比較和參照的方法，借鑒同類型立體車庫的設(shè)計(jì)參數(shù)，通過比較分析，重點(diǎn)對多層立體車庫的結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。在此基礎(chǔ)之上運(yùn)用綠色經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)的理念，對不影響存取車的環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化。最后，設(shè)計(jì)出的立體車庫理論上滿足轎車的存取車的要求，盡量節(jié)省了制造成本和占地面積。選題研究工作進(jìn)展安排：2017.12.05-2018.3.10 領(lǐng)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，調(diào)研，收集資料2018.3.11-2018.3.20 整理材料，完成開題報(bào)告2018.3.21-2018.4.10 總體方案的設(shè)計(jì)2018.4.11-2018.5.05 繪制總裝配圖、零件圖2018.5.06-2018.5.18 修改CAD圖并編寫設(shè)計(jì)說明書2018.5.19-2018.5.22 制作ppt，準(zhǔn)備答辯2018.5.23 進(jìn)行答辯主要參考文獻(xiàn)：指導(dǎo)教師：專業(yè)主任：